核磁共振氢谱

核磁共振氢谱 (也称氢谱, 或者 1H 谱) 是一种将分子中氢-1的核磁共振效应体现于核磁共振波谱法中的应用。可用来确定分子结构。R. M. Silverstein, G. C. Bassler and T. C. Morrill, Spectrometric Identification of Organic Compounds, 5th Ed., Wiley, 1991.  当样品中含有氢，特别是同位素氢-1的时候，核磁共振氢谱可被用来确定分子的结构。氢-1原子也被称之为氕。

简单的氢谱来自于含有样本的溶液。为了避免溶剂中的质子的干扰，制备样本时通常使用氘代溶剂（氘= 2H， 通常用D表示），例如：氘代水D2O，氘代丙酮(CD3)2CO，氘代甲醇CD3OD，氘代二甲亚砜(CD3)2SO和氘代氯仿CDCl3。同时，一些不含氢的溶剂，例如四氯化碳CCl4和二硫化碳CS2，也可被用于制备测试样品。

历史上，氘代溶剂中常含有少量的（通常0.1%）四甲基硅烷（TMS）作为内标物来校准化学位移。TMS是正四面体分子，其中所有的氢原子化学等价，在谱图中显示为一个单峰，峰的位置被定义为化学位移等于0 ppm 。TMS易于挥发，这样有利于样品的还原。现代的核磁仪器可以以氘代溶剂中残余的氢-1（如：CDCl3中含有0.01% CHCl3）峰作为参照，因此现在的氘代试剂中通常已经不再添加TMS。

氘代溶剂的应用允许核磁共振仪磁场强度的自然漂移可以被氘频率-磁场锁定（也被描述为氘锁定或者磁场锁定）所抵消。为了实现氘锁定，核磁共振仪监视着溶液中氘信号的共振频率，通过对的调整来保持共振频率的恒定。另外，氘信号也可以被用来更加准确的定义0 ppm，这是因为氘代溶剂的共振频率以及其与TMS的共振频率之差都是已知的。

大部分有机化合物的核磁共振氢谱中的表征是通过介于+14 ppm到-4 ppm范围间化学位移和自旋偶合来表达的。质子峰的积分曲线反映了它的丰度。

简单的分子有着简单的谱图. 氯乙烷的谱图中包含一个位于1.5 ppm的三重峰和位于3.5 ppm的四重峰，其积分面积比为3:2。苯的谱图中只有位于7.2 ppm处的单峰，这一较大的化学位移是芳香环中的反磁性环电流的结果。 

通过与碳-13核磁共振协同使用，核磁共振氢谱成为了表征分子结构的一个强有力的工具。

化学位移
化学位移符号δ虽称不上精准但广泛存在，因此常常作为谱学分析中的重要参考数据。范围一般在 ±0.2 ppm ，有时更大。确切的化学位移值取决于分子的结构、溶剂、温度及该NMR分析所用的磁场强度及其他相邻的官能团。氢原子核对键结氢原子杂化轨道和电子效应敏感。核子经常因吸引电子的官能团去屏蔽。未屏蔽的核子会反应较高的δ值，而有屏蔽的核子δ值较低。

官能基如羟基（-OH）、酰氧基（-OCOR）、烷氧基（ -OR ）、硝基（-NO2 ）和卤素吸电子的取代基。 这些取代基会使Cα上相连的氢峰向低场移动大约2-4 ppm， Cβ上相连的氢峰向低场移动大约1-2 ppm。  Cα 是与取代基直接相连的碳原子，  Cβ 是与Cα 相连的碳原子。羰基，碳碳双键和芳香环等含“sp2” 杂化碳原子的基团会使其Cα上相连的氢原子峰向低场移动约1-2 ppm 。

需要注意的是，活泼的质子如羟基 （-OH）、胺基（-NH2）、巯基（-SH）不会形成明显的化學位移。 不过，这些峰可以通过活泼氢与D2O中的氘的交换作用而消失，因此可以被用来鉴定特征峰。 
官能团CH3CH2CHCH2R0.81.31.6C=C1.62.02.6C≡C1.72.22.8C6H52.32.62.9F4.34.44.8Cl3.03.44.0Br2.73.44.1I2.23.24.2OH3.33.53.8OR3.33.43.7OC6H53.84.04.3OCOR3.64.15.0OCOC6H53.94.25.1OCOCF34.04.4/CHO2.22.42.5COR2.12.22.6COOH2.12.32.6COOR2.02.32.5CONR22.02.12.4CN2.12.53.0NH22.52.73.0NR22.22.42.8NRC6H52.63.03.6NR3+3.03.13.6NHCOR2.93.33.7NO24.14.24.4SR2.12.53.1SOR2.63.1/=O (脂肪醛)//9.5=O (芳香醛)//10M-H (金属的氢配合物)//

自旋偶合裂分
在一维核磁共振氢谱中，自旋耦合引起的峰分裂相关于与该原子耦合的H的磁环境的数目，以及每种磁环境（magnetic environment）下H的数目、自旋耦合常数（单位：Hz）。每一种磁环境会引起一次峰分裂，而峰分裂的形态则取决于该磁环境下H的数目，以及相关的耦合常数。

理论上而言，在足够低的温度下，每一个耦合的H都与峰H有着不同的耦合常数；但在实际中一些H由于对称性以及热运动（如甲基上的三个氢会快速旋转）会无法在NMR中区分耦合常数。这使得从结果上而言，在某一种磁环境下若包括n个H，则会使原峰分裂成n+1个；同时，磁环境的数目等同于自旋耦合裂分的次数。

例如，在H2C=CH-CH3的1H NMR中，二号C上的H会因为自旋耦合而形成三重-四重峰（或四重-三重峰，取决于耦合常数的大小）：两种磁环境；一种下有2个H，一种下有3个H。如果足够清晰，在图谱上会有3*4=12个小尖。

碳卫星峰和旋转边峰

另见
质谱法
波普尔标记法 – 用来表示耦合自旋系统的字母。

参考文献

外部链接
 1H-NMR Interpretation Tutorial 

 Spectral Database for Organic Compounds 
 Proton Chemical Shifts
 1D Proton NMR 1D NMR experiment

Category:核磁共振
Category:光谱学